Импульсный электродинамический излучатель Советский патент 1977 года по МПК B06B1/04 

1

Изобретение относится к области акустики и может быть использовано в гидро- и геолокации, а также в ультразвуковой технике для возбуждения мощных импульсов давления.

Известны импульсные электродинамические излучатели, принцип действия которых основан на получении механического давления при электродинамическом взаимодействии импульсного магнитного поля с токами проводимости в диамагнетике. Такие устройства состоят из плоской спиральной катушки, намотанной из медной проволоки и плотно прилегающей к катушке мембраны, выполненной в виде медного или алюминиевого диска, причем между катушкой и мембраной расположена изолирующая прокладка (1, 2).

Известен также импульсный электродинамический излучатель, включающий в себя корпус, индуктор, изолирующий слой, образованный заливкой индуктора и корпуса эпоксидным компаундом, и мембрану, выполненную в виде проводящего диска, соединенного с корпусом гибкой связью (3).

Недостатком известного устройства является малая интенсивность излучения вследствие уменьшения механической прочности витков индуктора из-за перегрева и неравномерного возбуждения.

Для увеличения интенсивности излучения предлагаемый излучатель снабжен концентратором, выполненным в виде цилиндрического тела из диамагнитного материала, имеющего кольцевой паз на внешней поверхности, радиальный разрез, центральное отверстие и

одну из торцовых поверхностей, выполненную вогнутой внутрь концентратора с профилем, обеспечивающим равномерное распределение давления на мембрану и размещенным между индуктором, корпусом и изолирующим слоем

таким образом, что внешний кольцевой паз концентратора охватывает индуктор, а его вогнутая торцовая поверхность обращена в сторону мембраны, образуя переменный по толщине изолирующий слой.

На фиг. 1 представлен схематически описываемый излучатель; на фиг. 2 - концентратор.

Излучатель содержит индуктор 1, размещенный на внешней поверхности концентратора 2, электрически изолированного от него. Концентратор изготавливается из диамагнитного материала с высокой электропроводностью, например меди, латуни, бронзы. Диск 3 связан с корпусом 4 гибкой связью (возвратная пружина, эластичный сильфон). Концентратор 2 совместнос индуктором 1 помещены в непроводящий корпус 4 и залиты эпоксидным компаундом, создающим изоляционный промежуток 5 мелсду диском 3 и торцовой поверхностью 6 концентратора. На

фиг. 2 изображен концентратор, который представляет собой диамагнитный цилиндр с радиальным разрезом 7 и центральным отверстием 8. На внешней поверхности концентратора 2 выполнен паз для размещения индуктора 1. Торцовая поверхность концентратора, обращенная к диску 3, имеет вогнутую поверхность, обеспечивающую равномерное распределение магнитного давления на диск.

Работа устройства нроисходит следующим образом.

При разряде накопителя на индуктор 1 в поверхностном слое диамагнитного концентратора 2 наводится ток, магнитное поле которого вытесняет поток, созданный током индуктора 1 (основную часть потока), в отверстие 8 концентратора 2 и в изоляционный промежуток 5 между торцовой поверхностью и диском 3. При этом в изоляционном промежутке наблюдается увеличение плотности магнитного потока, т. е. концентрация магнитного поля. Импульсное магнитное поле в промежутке 5 вызывает вихревой ток в диске 3, взаимодействие которого с магнитным полем приводит диск в движение - происходит излучение акустического сигнала. Во время паузы между и.мпульсными посылками диск 3 возвращается в исходное положение с помощью эластичной связи.

Радиальный разрез 7 концентратора 2 устраняет электродинамическое взаимодействие концентратора 2 с индуктором 1 и обеспечивает проникновение магнитного потока индуктора в центральное отверстие 8. Непроводящий корпус 4 и центральное отверстие 8 конической формы значительно снижают паразитные магнитные сопротивления в цепи основного потока по сравнению с магнитным сопротивлением изоляционного промежутка 5. При применении концентратора 2 индуктор 1 удаляется от диска 3, при этом размеры индуктора уже не определяются заданным размером диска и могут быть увеличены. Это дает возможность увеличить как число витков индуктора, уложенных в паз 9, так и их сечение, что позволяет достичь более высокой плотности магнитного потока, т. е. повысить интенсивность излучения.

При постоянной величине изоляционного промел утка 5 между диском 3 и концентратором 2 магнитное давление на диск в области зазора спадает пропорционально квадрату расстояния от центра диска, что при больших интенсивностях излучения приводит к разрушению центральной части диска и концентратора. Равномерное распределение давления на диск можно получить, если эквивалентный

зазор (учитывающий избляционный промежуток 5 и глубину проникновения поля в материал диска и концентратора) будет уменьшаться пропорционально расстоянию от центра. Конструктивно это достигается выполнением торцовой поверхности концентратора вогнутой с профилем, при котором между диском и торцовой поверхностью концентратора образуется переменный изоляционный слой,

который выполняется по соотнощению:

+ (Ад + Ак)

Ко

-I

R

л

где 0 - наружный радиус диска;

R - текущий радиус;

6о - минимально допустимый изоляционный зазор;

Аб и АК - глубины проникновения магнитного поля в материал диска и концентратора.

Формула изобретения

Импульсный электродинамический излучатель, включающий в себя корпус, индуктор, изолирующий слой, образованный заливкой индуктора и корпуса эпоксидным компаундом, и мембрану, выполненную в виде проводящего диска, соединенного с корпусом гнбкой связью, отличающийся тем, что, с целью увеличения интенсивности излучения, он снабжен концентратором, выполненным в виде цилиндрического тела из диамагнитного материала, имеющего кольцевой паз на внешней поверхности, радиальный разрез, центральное отверстие и одиу из торцовых поверхностей, выполненную вогнутой внутрь концентратора с профилем, обеспечивающим равномерное распределение давления на мембрану и размещенным между индуктором, корпусом и изолирующим слоем таким образом, что внешний кольцевой паз концентратора охватывает индуктор, а его вогнутая торцовая поверхность обращена в сторону мембраны,

образуя переменный по толщине изолирующий слой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.

1.Н. А. Рой. «И.мпульсные электродииамические излучатели. Акустический журнал,

том XVI, 1970, вып. 1, стр. 121 - 128.

2.«Подводная акустика. Под ред. Л. М. Бреховскнх, М., 1965, стр. 173.

3.ISA Journal, 1961, № 1, стр. 72-77, 1. В. Hersey, Н. Е. Edgerton, Pingers and

Thumpers Advance Deep Sea Exploration (прототип).